Etude des propriétés structurales, morphologiques et optiques des couches minces d’oxyde de zinc (ZnO) élaborées par le procédé Sol-Gel

Abstract

Notre travail a comme objectif, une étude expérimentale sur la synthèse et caractérisation de couches minces nanostructurées d’oxydes de zinc (ZnO) élaborées par le procédé sol-gel utilisant la technique du trempage-retrait (dip-coating). Les effets de différents rapports molaires du monoéthanolamine (MEA) sur l’acétate de zinc (ZnAc) (r = MEA/ZnAc : r= 0.5, 1.5, 1.0, et 2.0) sur la microstructure, la morphologie de surface, la transmittance optique, l’émission et les propriétés de guidage optique de couches minces ont été étudiés. Les différentes caractérisations ont été effectuées par la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie électronique à balayage, la spectrophotométrie UV-Visible, .Les résultats de la DRX montrent que les couches minces de ZnO sont polycristallines de structure würtzite hexagonale et démontrent une orientation préférentielle selon l’axe-c de direction (002) lorsque le rapport molaire augmente. Les micrographies MEB ont révélé également que la morphologie des films dépend du rapport molaire stabilisant. Par ailleurs, les analyses par la spectrophotométrie UV-Visible ont montré que toutes les nanostructures sont transparentes avec une transmittance moyenne allant de 70 à 90% dans la région visible. Cette demeure un résultat intéressant pour les applications optoélectroniques.

We report an experimental study on the synthesis and characterization of sol-gel zinc oxide (ZnO) nano-structured thin films. The effects of different monoethanolamine (MEA) to zinc acetate (ZnAc) molar ratios (r = 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0) on the microstructure, surface morphology, optical transmittance, emission properties were investigated by X-ray diffraction (XRD), scanning electronic microscopy (SEM), UV-Visible spectrophotometry,. XRD spectra have shown that all the thin films are polycrystalline würtzite hexagonal structure and exhibit higher c-axis preferred orientation (002) as stabilizer molar ratio increases. SEM micrographs have revealed that morphology depend on stabilizer molar ratio. The UV–Vis spectrophotometry analyses have shown that all the thin films were transparent in the visible region with an average transmittance ranging from 70% to 90%. This result remains interesting for optical electronic applications.